避免電源不穩定的九步設計法（上）

　　摘要：本文主要介紹了電源設計過程中，為避免可能出現的不穩定情況所采用的對應的設計方法。

　　如果電源不穩定，它的行為方式將不可預知，而且會造成輸出電壓振蕩、音頻噪聲，甚至會在極端情況下出現電路及所連負載的過電壓破壞。不穩定性可能不會在正常條件下表現出來，而僅在特定負載或輸入電壓水平下顯現。不管怎樣，一旦電源的控制環路不穩定，它最終都會遇到開關成周期出現不穩定以及占空比快速變化，這通常都發生在危急時刻。

　　采用以實驗為依據的試錯法來實現控制環路穩定不僅耗時，而且還容易出錯。因為這種方法很難設想到并測試電源在其生命周期內將會遇到的每一種工作條件。反饋電路的設計令人生畏，但可以采用零極點配置、系統傳遞函數和基本線性控制理論等概念輕松地設計出穩定的控制環路。本文將向您介紹如何基于Power Integrations帶PWM控制的TOPSwitch系列IC通過九個步驟設計出穩定的電壓模式反饋電路(典型電路如下面圖1所示)。請注意，PWM控制與Power Integrations許多其產品系列所采用的開/關控制方案截然不同。開/關控制的遲滯性可以實現非常穩定的性能，通常不需要進行額外的環路穩定。　　

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　　分步式設計程序

　　該分析假定后級濾波器(上面的L2和C9)在達到其諧振頻率之前不會影響環路響應。為確保這一點，對后級濾波器進行設計，使LPF和CPF以大于10kHz的頻率進行諧振。也即：
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　　第1步：設置環路性能參數

　　計算RHP零點(右半平面零點)的預期位置。

　　以連續導通模式工作的反激式電源的傳遞函數包含一個內在的右半平面零點(RHP零點)。其位置可以通過以下計算得出：
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　　其中：RO是輸出負載阻抗，D為初級開關的占空比，LE是次級側的等效電感量，計算如下：
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　　其中：NS為次級繞組圈數，NP為初級繞組圈數，L為變壓器的初級電感值，D為初級開關的占空比。

　　選擇一個合理的交叉頻率f_CROSSOVER